常金雨

（新疆大學地質(zhì)與礦業(yè)工程學院，新疆烏魯木齊830049）

多元地學數(shù)據(jù)的可視化分析

常金雨*

（新疆大學地質(zhì)與礦業(yè)工程學院，新疆烏魯木齊830049）

數(shù)據(jù)的展示與分析技術(shù)為大量多元地學數(shù)據(jù)提供了一個平臺，使得大量的地學數(shù)據(jù)得以直觀、全面的展示，同時包含了海量地學信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)，為地學數(shù)據(jù)的分析提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為更加理性客觀地推斷提供了必要的依據(jù)。

多元地學信息；數(shù)據(jù)庫；可視化分析

隨著社會的發(fā)展，地質(zhì)行業(yè)在工作技術(shù)方法及思維上發(fā)生著深刻的變化，面對著越來越多的技術(shù)方法所帶來的數(shù)據(jù)，面對著傳統(tǒng)思維模式面臨地勘行業(yè)中出現(xiàn)的新問題，我們不禁要問，我們要如何做才能夠客觀準確充分的利用地學數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)變思維模式，來解決地礦行業(yè)中所涌現(xiàn)新的問題，筆者在此以喇嘛蘇外圍地區(qū)勘探為例，闡述自己的淺見，其核心的思路即通過獲得的地質(zhì)、地球化學、地球物理數(shù)據(jù)，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，進而由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生分析數(shù)據(jù)庫并實現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫與分析數(shù)據(jù)庫的實時動態(tài)的三維展示，其總體思路見圖1。

圖1 總體思路圖

1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫包括：

①基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫；

②基礎(chǔ)地球化學數(shù)據(jù)庫；

③基礎(chǔ)地球物理數(shù)據(jù)庫，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)以系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化為特點，且兼具空間屬性特性。

（1）在建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中“系統(tǒng)化”從范圍尺度來講主要體現(xiàn)在從宏觀至微觀：整體上先從研究區(qū)內(nèi)的區(qū)域性的構(gòu)造背景、地球化學、地球物理特征入手，逐漸過渡到微觀即巖、礦石的基本特征，如：巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦物組合及礦化蝕變特征、元素含量變化、物性參數(shù)。從時間尺度來講，在認識事物的過程中往往是漸進式的，甚至會出現(xiàn)偏頗或者不正確的認識，為針對該種問題，基于ArcGIS提供的技術(shù)平臺，可以為每一個空間要素進行時間尺度的定義，同一個空間要素會因為具有時間尺度而變?yōu)閷υ摽臻g要素認識過程中的一個節(jié)點，在將各個節(jié)點進行串聯(lián)時也是我們對該要素的整個認識過程，從而使得宏觀與微觀兩者互相印證、“博弈”，進而提高勘探認識。

（2）“結(jié)構(gòu)化”是指在建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中，在系統(tǒng)化的前提下，邏輯清晰地展示各級數(shù)據(jù)，在此需要重點強調(diào)的是，由于地質(zhì)行業(yè)的特殊性，往往會面臨大量的傳統(tǒng)的描述性數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)化在這里主要目的是將這些大量的描述性數(shù)據(jù)通過多個字段進行逐步表達，甚至在此基礎(chǔ)上將具體的文字轉(zhuǎn)化為可以運算的代碼，這樣就為數(shù)據(jù)庫的充分利用和開發(fā)提供了更大的空間。見表1。

（3）空間要素的空間屬性。空間要素的空間屬性包括在相應(yīng)的空間參考下具有特定數(shù)值的空間表達，在三維視圖中指X、Y、Z，在喇嘛蘇外圍勘探過程中使用的垂直坐標系為“黃海1985”，采用平面坐標系參數(shù)：坐標系名稱：Xian_1980_GK_Zone_14；投影方式：通用橫軸墨卡托；中央經(jīng)線：81.0°；橢球體：Xian_1980；長半徑：6378140.0；短半徑：6356755.288157528；扁率倒數(shù)：298.257。

表1 基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫表頭

在此需要強調(diào)的是空間屬性的重要性，每一個空間幾何要素，因為具備了屬于自己的獨立且唯一的地理信息，那么該數(shù)據(jù)的可移植性和可分析性將得到很大程度上的提高，同時由于每一個空間要素具備了空間屬性和系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)化的信息，傳統(tǒng)的制圖方式將得到改變，將真正實現(xiàn)由數(shù)據(jù)到圖的表達，而至于圖的表達樣式及效果則由圖的屬性信息來決定；當我們完成該步驟后，圖件將會是數(shù)據(jù)的另一種表達形式，且表達的多樣性及表達效果將得到顯著改善，具體詳見以下部分。

2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的三維可視化

如圖2所示，是基于各空間要素的空間屬性信息將各個基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫得以在三維視圖中展示，其三維視圖中包含的信息有基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)物理數(shù)據(jù)庫以及重要的地理位置要素，如道路、標志點等。為了便于展示、分析，筆者在ArcScene平臺下將各個數(shù)據(jù)層基本高度進行了平移和拉伸，在進行平移拉伸時考慮到各基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的特點有差別和選擇性的處理，例如在研究區(qū)進行的地球物理勘探時使用的方法為激發(fā)極化法，該方法在該區(qū)域的勘探深度約在300m左右，也就是說每一個測量點反映的是地表以下300m左右的地質(zhì)情況，那么在進行平移拉伸的過程中就考慮到了該問題。

圖2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫3D可視化展示

3 基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的分析

基于各基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫自帶的空間信息，利用ArcGIS的空間分析工具，從而可衍生出分析數(shù)據(jù)庫，如圖3所示，通過地質(zhì)信息與地球化學數(shù)據(jù)的疊加分析生成了既具有地質(zhì)特征同時具有元素分析結(jié)果的數(shù)據(jù)庫，由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的完備建立，為數(shù)據(jù)分析提供了必要條件，具體的分析方法應(yīng)結(jié)合總體目標進行合理分析。圖3所示“地質(zhì)與地球化學數(shù)據(jù)庫衍生的分析數(shù)據(jù)庫”為基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫與基礎(chǔ)地球化學通過空間疊加分析生成。

圖3 地質(zhì)與地球化學數(shù)據(jù)庫衍生的分析數(shù)據(jù)庫

4 總結(jié)及建議

本文旨在通過喇嘛蘇外圍的勘探經(jīng)歷，闡述多元的地學信息的處理、分析以及可視化工作，以便為各種各樣的數(shù)據(jù)分析與展示提供一個新的選擇方式。顯而易見，基于ArcGIS平臺實現(xiàn)的多元數(shù)據(jù)集成及其分析顯得更為直觀，信息更為全面，可以說在一定程度上實現(xiàn)了地學信息“大數(shù)據(jù)”，由于信息的全面、豐富則為信息的處理提供了更多的支持。當然在完成該項工作中，筆者也有些許建議：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)應(yīng)為總體目標服務(wù)，建立符合研究區(qū)特色的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，在保持整體框架不變的情況下，避免“千篇一律”，應(yīng)為研究區(qū)“量身定制”，這就要求負責人有一定的知識積累，同時對研究區(qū)有清楚的認識；

（2）在數(shù)據(jù)采集過程中，對所有參與的人員應(yīng)要求對基礎(chǔ)的問題達到統(tǒng)一認識；

（3）在基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫進行分析時，選擇合理有效的分析統(tǒng)計方法尤為重要；

（4）在數(shù)據(jù)可視化方面仍存在較大的開發(fā)空間，例如可進行四維動態(tài)建設(shè)。

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A

1004-5716(2016)12-0169-03

2016-03-24

2016-03-28

常金雨（1989-），男（漢族），新疆奎屯人，新疆大學地質(zhì)與礦業(yè)工程學院在讀碩士研究生，研究方向：地球探測與信息技術(shù)。